Резиновая смесь для шин и пневматическая шина

Резиновая смесь для шин и пневматическая шина

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к резиновой смеси для шины и пневматической шине, полученной с использованием этой смеси.

Уровень техники

Традиционно диоксид кремния используют как армирующий наполнитель, чтобы улучшить безопасность и экономию топлива шин. Поскольку использование только диоксида кремния не обеспечивает достаточного эффекта, в сочетании с диоксидом кремния используют силановый связующий агент, соединяющий диоксид кремния с каучуковым компонентом.

Для эффективного взаимодействия между силановым связующим агентом и диоксидом кремния, алкоксильную группу или подобную ей группу, связанную с атомом кремния в силановом связующем агенте, необходимо гидролизовать для получения силанольной группы. Однако, поскольку гидролиз алкоксильной группы, или подобной ей группе, не происходит за короткий промежуток времени, на практике, гидролиз алкоксильной группы или подобной ей группе не происходит в достаточной степени на стадии смешивания резиновой смеси. В результате, скорость реакции между силановым связующим агентом и диоксидом кремния снижается, ухудшая оптимизацию свойств диоксида кремния.

В качестве способов решения указанной выше проблемы, в патентных документах 1-3 раскрыто обеспечение резиновых смесей, соответственно смешанных с различными солями натрия, различными солями калия и борной кислотой. Однако, использование оксикислоты или итаконовой кислоты подробно не изучено.

Патентный документ 1: JP 2001-247718 А

Патентный документ 2: JP 2005-232295 А

Патентный документ 3: JP 2007-77322 А

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является решение указанной выше проблемы для обеспечения резиновой смеси для шины с повышенной скоростью взаимодействия между силановым связующим агентом и диоксидом кремния для повышения экономии топлива и сопротивления абразивному износу; также целью является создание пневматической шины, включающей элемент шины любого вида, полученный с использованием резиновой смеси для шины.

Настоящее изобретение относится к резиновой смеси для шины, включающей: диоксид кремния; силановый связующий агент и по меньшей мере один компонент, выбираемый из группы, состоящей из оксикислоты, итаконовой кислоты и их соли.

Резиновая смесь для шины предпочтительно включает сажу.

Оксикислота предпочтительно является алифатической оксикислотой.

Оксикислота предпочтительно является по меньшей мере кислотой, выбираемой из группы, состоящей из молочной кислоты, яблочной кислоты, винной кислоты и лимонной кислоты.

Оксикислота предпочтительно является яблочной кислотой.

Соль предпочтительно является яблочнокислым натрием.

В резиновой смеси для шины оксикислота, итаконовая кислота и их соль, предпочтительно имеют средний размер частиц не более 300 мкм.

В резиновой смеси для шины, количество непрореагировавшего силанового связующего агента предпочтительно составляет не более 15 масс.%.

Силановый связующий агент предпочтительно представляет собой по меньшей мере агент, выбираемый из группы, состоящей из силанового связующего агента сульфидного типа, где силановый связующий агент представлен формулой (1):

в которой R¹ представляет собой группу, представленную -O-(R⁵-O)_m-R⁶, где R⁵ в m фрагментах одинаковые или различные и каждый представляет собой разветвленную или неразветвленную двухвалентную С1-С30 углеводородную группу, R⁶ представляет собой разветвленную или неразветвленную С1-C30 алкильную группу, разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкенильную группу, С6-C30 арильную группу или С7-C30 аралкильную группу и m представляет собой целое число от 1 до 30; R² и R³ одинаковые или различные и каждая представляет собой такую группу как R¹, разветвленную или неразветвленную С1-С12 алкильную группу или группу, представленную -O-R⁷ в которой R⁷ представляет собой атом водорода, разветвленную или неразветвленную алкильную группу С1-C30, разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкенильную группу, С6-C30 арильную группу или С7-C30 аралкильную группу; и R⁴ представляет собой разветвленную или неразветвленного связующего агента, включающего соединяющие звенья А и В соответственно представленные формулой (2):

и формулой (3):

где х является целым числом не меньше 0; у является целым числом не меньше 1; R⁸ представляет собой водород, галоген, разветвленную или неразветвленную С1-C30 алкильную или алкиленовую группу, разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкенильную или алкениленовую группу, разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкинильную или алкиниленовую группу или группу, в которой конец алкильной или алкенильной группы замещен гидроксильной или карбоксильной группой; R⁹ представляет собой водород, разветвленную или неразветвленную С1-C30 алкиленовую или алкильную группу, разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкениленовую или алкенильную группу или разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкиниленовую или алкинильную группу; и R⁸ и R⁹ вместе могут образовывать кольцевую структуру.

В резиновой смеси для шины, количество оксикислоты, итаконовой кислоты и их соли предпочтительно составляет от 0,01 до 25 масс.ч. на каждые 100 масс.ч. диоксида кремния.

Резиновая смесь для шины предпочтительно включает соль аммония.

Соль аммония предпочтительно представляет собой карбонат аммония или гидрокарбонат аммония.

Резиновую смесь для шины предпочтительно получают способом, включающим: первую основную стадию смешивания каучукового компонента, диоксида кремния, силанового связующего агента и по меньшей мере одного компонента, выбираемого из группы, состоящей из оксикислоты, итаконовой кислоты и их соли; вторую основную стадию смешивания смеси 1, полученной на первой основной стадии смешивания, стеариновой кислоты и оксида цинка; и заключительную стадию смешивания смеси 2, полученной на второй основной стадии смешивания, вулканизирующего вещества и ускорителя вулканизации.

Соль аммония предпочтительно смешивают с компонентами на первой основной стадии смешивания.

Первая основная стадия смешивания предпочтительно включает смешивание каучукового компонента, диоксида кремния, силанового связующего агента и по меньшей мере одного компонента, выбираемого из группы, состоящей из оксикислоты, итаконовой кислоты и их соли, и затем добавление соли аммония и смешивание.

Соль аммония предпочтительно смешивают с компонентами на второй основной стадии смешивания.

Настоящее изобретение также относится к пневматической шине, выполненной с использованием резиновой смеси.

В соответствии с настоящим изобретением, поскольку резиновая смесь для шины включает диоксид кремния, силановый связующий агент и по меньшей мере один компонент, выбираемый из группы, состоящей из оксикислоты, итаконовой кислоты и их соли, скорость взаимодействия между силановым связующим агентом и диоксидом кремния повышается, улучшая экономию топлива и сопротивление абразивному износу. Также использование резиновой смеси компонента шины любого вида обеспечивает пневматическую шину превосходную по экономии топлива и по сопротивлению абразивному износу.

Воплощения изобретения

Резиновая смесь для шины по настоящему изобретению включает диоксид кремния, силановый связующий агент и по меньшей мере один компонент, выбираемый из группы, состоящей из оксикислоты, итаконовой кислоты и их соли.

Каучуковый компонент, используемый в настоящем изобретении, практически не ограничен. Примеры каучуков в каучуковом компоненте включают диеновые каучуки такие как натуральный каучук (НК), эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК), изопреновый каучук (ИК), бутадиеновый каучук (БК), бутадиен-стирольный каучук (БСК), хлоропреновый каучук (ХК), изопрен-бутадиен-стирольный каучук (ИБСК), изопрен-стирольный каучук (ИСК) и бутадиен-изопреновый каучук. Каждый из этих диеновых каучуков может быть использован отдельно или два или более из них могут быть использованы в сочетании. В частности, БСК, НК, ЭНК, ИК и БК являются предпочтительными поскольку сопротивление абразивному износу, характеристики сцепления на влажном дорожном покрытии и экономия топлива, реализуются на высоком уровне.

БСК практически не ограничен, и может быть полимеризованным в эмульсии бутадиен-стирольным каучуком (Э-БСК), полимеризованным в растворе бутадиен-стирольным каучуком (Р-БСК) или тому подобным.

В случае, когда резиновая смесь по настоящему изобретению содержит БСК, содержание БСК в 100 масс.% каучукового компонента предпочтительно составляет не менее 50 масс.% и более предпочтительно не менее 60 масс.%. Если содержание БСК составляет менее 50 масс.%, характеристики сцепления с влажным дорожным покрытием могут быть недостаточными. Содержание БСК в 100 масс.% каучукового компонента предпочтительно составляет не более 90 масс.% и более предпочтительно не более 70 масс.%. Если содержание БСК составляет более 90 масс.%, экономия топлива может снизиться.

В качестве НК могут быть использованы каучуки, широко используемые в шинной промышленности, такие как SIR20, RSS#3 и TSR20.

В случае когда резиновая смесь настоящего изобретения содержит НК, содержание НК в 100 масс.% каучукового компонента предпочтительно составляет не менее 20 масс.% и более предпочтительно не менее 30 масс.%. Если содержание БСК составляет менее 20 масс.%, прочность резины может снизиться, вызывая отслоение резины. Содержание НК в 100 масс.% каучукового компонента предпочтительно составляет не более 85 масс.%, более предпочтительно не более 70 масс.%, еще более предпочтительно не более 50 масс.% и, в частности, предпочтительно не более 40 масс.%. Если содержание НК составляет более 85 масс.%, характеристики сцепления с влажным дорожным покрытием могут снизиться.

БК практически не ограничен и примеры последнего включают БК с высоким содержанием цис- звеньев, такой как BR 1220, поставляемый ZEON Corporation, и BR130B и BR150B, оба поставляемые Ube Industries Ltd. и синдиотактический, содержащий кристаллы, БК, такой как VCR412 и VCR617, оба поставляемые Ube Industries, Ltd.

В случае, когда резиновая смесь настоящего изобретения содержит БК, содержание БК в 100 масс.% каучукового компонента предпочтительно составляет не менее 5 масс.% и более предпочтительно не менее 15 масс.%. Если содержание БСК составляет менее 5 масс.%, сопротивление абразивному износу может быть недостаточным. Содержание БК в 100 масс.% каучукового компонента предпочтительно составляет не более 40 масс.% и более предпочтительно не более 30 масс.%. Если содержание БСК составляет более 40 масс.%, прочность резины может снизиться, вызывая отслоение резины.

В настоящем изобретении используют диоксид кремния. Диоксид кремния улучшает характеристики сцепления с влажным дорожным покрытием и экономию топлива. Диоксид кремния практически не ограничен и примеры последнего включают сухой диоксид кремния (кремневый ангидрид) и влажный диоксид кремния (водная кремневая кислота). Влажный диоксид кремния является предпочтительным поскольку он содержит большое число силанольных групп.

Удельная площадь (N₂SA) поверхности диоксид кремния по адсорбции азота предпочтительно составляет не менее 40 м²/г, более предпочтительно не менее 50 м²/г, еще более предпочтительно не менее 100 м²/г и в частности предпочтительно не менее 150 м²/г. Если N₂SA составляет менее 40 м²/г сопротивление абразивному износу может быть недостаточным. N₂SA диоксида кремния предпочтительно составляет не более 220 м²/г и более предпочтительно 200 м²/г. Если N₂SA составляет более 220 м²/г, такой диоксид кремния может трудно диспергироваться в каучуковом компоненте, что приводит к снижению диспергируемости.

В данной работе удельную площадь поверхности диоксид кремния по адсорбции азота измеряют по методу BET в соответствии со стандартом ASTM D3037-81.

Количество диоксида кремния предпочтительно составляет не менее 5 масс.ч., более предпочтительно не менее 15 масс.ч., еще более предпочтительно не менее 20 масс.ч. и в частности предпочтительно не менее 30 масс.ч. на каждые 100 масс.ч. каучукового компонента. Если количество диоксида кремния составляет менее 5 масс.ч., прочность резины и сопротивление абразивному износу могут снизиться. Если количество диоксида кремния составляет не менее 20 масс.ч., оксикислота, итаконовая кислота и их соль могут растворяться в абсорбированной воде, высвобождающейся из диоксида кремния в ходе смешивания, так что они хорошо диспергируются. Количество диоксида кремния предпочтительно составляет не более 150 масс.ч. и более предпочтительно не более 120 масс.ч. Если количество диоксида кремния составляет более 150 масс.ч., диоксид кремния не может быть однородно диспергирован, что приводит к снижению сопротивления абразивному износу.

Силановый связующий агент используют в настоящем изобретении. Силановый связующий агент связывает каучук с диоксидом кремния для улучшения сопротивления абразивному износу. Силановый связующий агент, используемый в настоящем изобретении, практически не ограничен и примеры включают силановые связующие агенты сульфидного типа, такие как:

бис(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид,

бис(2-триэтоксисилилэтил)тетрасульфид,

бис(4-триэтоксисилилбутил)тетрасульфид,

бис(3-триметоксисилилпропил)тетрасульфид,

бис(2-триметоксисилилэтил)тетрасульфид,

бис(4-триметоксисилилбутил)тетрасульфид,

бис(3-триэтоксисилилпропил)трисульфид,

бис(2-триэтоксисилилэтил)трисульфид,

бис(4-триэтоксисилилбутил)трисульфид,

бис(3-триметоксисилилпропил)трисульфид,

бис(2-триметоксисилилэтил)трисульфид,

бис(4-триметоксисилилбутил)трисульфид,

бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид,

бис(2-триэтоксисилилэтил)дисульфид,

бис(4-триэтоксисилилбутил)дисульфид,

бис(3-триметоксисилилпропил)дисульфид,

бис(2-триметоксисилилэтил)дисульфид,

бис(4-триметоксисилилбутил)дисульфид,

3-триметоксисилилпропил-N,N-диметилтиокарбамоил тетрасульфид,

3-триэтоксисилилпропил-N,N-диметилтиокарбамоил тетрасульфид,

2-триэтоксисилилэтил-N,N-диметилтиокарбамоил тетрасульфид,

2-триметоксисилилэтил-N,N-диметилтиокарбамоил тетрасульфид,

3-триметоксисилилпропил бензотиазолил тетрасульфид,

3-триэтоксисилилпропил бензотиазол тетрасульфид,

3-триэтоксисилилпропил метакрилат моносульфид и 3-триметоксисилилпропил метакрилат моносульфид;

силановые связующие агенты винилового типа, такие как винилтриэтоксисилан и винилтриметоксисилан;

силановые связующие агенты аминового типа, такие как

3-аминопропилтриэтоксисилан,

3-аминопропилтриметоксисилан,

3-(2-аминоэтил)аминопропилтриэтоксисилан и

3-(2-аминоэтил)аминопропилтриметоксисилан;

силановые связующие агенты глицидоксильного типа, такие как

y-глицидоксипропилтриэтоксисилан,

y-глицидоксипропилтриметоксисилан,

y-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан и

y-глицидоксипропилметилдиметоксисилан;

силановые связующие агенты нитро типа, такие как 3-нитропропилтриметоксисилан и 3-нитропропилтриэтоксисилан;

силановые связующие агенты хлор-типа, такие как 3-хлорпропилтриметоксисилан, 3-хлорпропилтриэтоксисилан, 2-хлорэтилтриметоксисилан и 2-хлорэтилтриэтоксисилан;

силановые связующие агенты представленные последующей формулой (1); и силановые связующие агенты, включающие соединяющее звено А, представленное последующей формулой (2) и соединяющее звено В, представленное последующей формулой (3). Среди них предпочтительными являются силановые связующие агенты сульфидного типа (более предпочтительно, бис(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид и бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид), силановые связующие агенты представленные формулой (1) и силановые связующие агенты, включающие соединяющее звено А, представленное формулой (2), и соединяющее звено В, представленное формулой (3). Более того, силановые связующие агенты представленные формулой (1), и силановые связующие агенты, включающие соединяющее звено А, представленное формулой (2) и соединяющее звено В, представленное формулой (3) являются более предпочтительными.

Силановый связующий агент, представленный формулой (1) приводит к меньшему теплообразованию (лучшей экономии топлива) и более высокой прочности резины.

В формуле (1), R¹ представляет собой группу, представленную -O-(R⁵-O)_m-R⁶, (в которой R⁵ в m фрагментах одинаковые или различные и каждый представляет собой разветвленную или неразветвленную двухвалентную С1-C30 углеводородную группу, R⁶ представляет собой разветвленную или неразветвленную С1-C30 алкильную группу, разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкенильную группу, С6-C30 арильную группу или С7-C30 аралкильную группу и m представляет собой целое число от 1 до 30)

R⁵ одинаковые или различные и каждый представляет собой разветвленную или неразветвленную двухвалентную С1-C30 углеводородную группу (предпочтительно С1-С15 и более предпочтительно С1-С3).

Примеры углеводородных групп включают разветвленные или неразветвленные С1-C30 алкиленовую группы, разветвленные или неразветвленные С2-C30 алкениленовые группы, разветвленные или неразветвленные С2-C30 алкиниленовые группы и С6-C30 ариленовые группы. В частности, алкиленовые группы являются предпочтительными, поскольку каждая из них легко соединяется с диоксидом кремния, что является преимуществом с точки зрения меньшего теплообразования (лучшей экономии топлива).

Примеры разветвленной или неразветвленной С1-C30 (предпочтительно С1-С15 и более предпочтительно С1-С3) алкиленовой группы R⁵ включают метиленовую группу, этиленовую группу, пропиленовую группу, бутиленовую группу, пентиленовую группу, гексиленовую группу, гептиленовую группу, октиленовую группу, нониленовую группу, дециленовую группу, ундециленовую группу, додециленовую группу, тридециленовую группу, тетрадециленовую группу, пентадециленовую группу, гексадециленовую группу, гептадециленовую группу и октадециленовую группу

Примеры разветвленной или неразветвленной С2-C30 (предпочтительно С2-С15 и более предпочтительно С2-С3) алкениленовой группы R⁵ включают виниленовую группу, 1-пропениленовую группу, 2-пропениленовую группу, 1-бутениленовую группу, 2-бутениленовую группу, 1-пентениленовую группу, 2-пентениленовую группу, 1-гексениленовую группу, 2-гексениленовую группу и 1-октениленовую группу.

Примеры разветвленной или неразветвленной С2-C30 (предпочтительно С2-С15 и более предпочтительно С2-С3) алкиниленовой группы R⁵ включают этиниленовую группу, пропиниленовую группу, бутиниленовую группу, пентиниленовую группу, гексиниленовую группу, гептиниленовую группу, октиниленовую группу, нониниленовую группу, дециниленовую группу, ундециниленовую группу и додециниленовую группу.

Примеры разветвленной или неразветвленной С6-C30 (предпочтительно С6-С15) ариленовой группы R⁵ включают фениленовую группу, толиленовую группу, ксилиленовую группу и нафтиленовую группу.

«m» представляет собой целое число от 1 до 30 (предпочтительно от 2 до 20, более предпочтительно от 3 до 7 и еще более предпочтительно от 5 до 6).

R⁶ представляет собой разветвленную или неразветвленную С1-C30 алкильную группу, разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкенильную группу, С6-C30 арильную группу или С7-C30 аралкильную группу. В частности, R⁶ предпочтительно представляет собой разветвленную или неразветвленную С1-C30 алкильную группу, вследствие ее высокой реакционной способности с диоксидом кремния.

Примеры разветвленной или неразветвленной С1-C30 (предпочтительно С3-С25 и более предпочтительно от С10 до С15) алкильной группы R⁶ включают метильную группу, этильную группу, n-пропильную группу, изопропильную группу, n-бутильную группу, изобутильную группу, sec-бутильную группу, третбутильную группу, пентильную группу, гексильную группу, гептильную группу, 2-этилгексильную группу, октильную группу, нонильную группу, децильную группу, ундецильную группу, додецильную группу, тридецильную группу, тетрадецильную группу, пентадецильную группу и октадецильную группу.

Примеры разветвленной или неразветвленной С2-C30 (предпочтительно С3-С25 и более предпочтительно от С10 до С15) алкенильной группы R⁶ включают винильную группу, 1-пропенильную группу, 2-пропенильную группу, 1-бутенильную группу, 2-бутенильную группу, 1-пентенильную группу, 2-пентенильную группу, 1-гексенильную группу, 2-гексенильную группу, 1-октенильную группу, деценильную группу, ундеценильную группу, додеценильную группу, тридеценильную группу, тетрадеценильную группу, пентадеценильную группу и октадеценильную группу.

Примеры разветвленной или неразветвленной С6-C30 (предпочтительно С10-С20) арильной группы R⁶ включают фенильную группу, толильную группу, ксилильную группу, нафтильную группу и бифенильную группу.

Примеры разветвленной или неразветвленной С7-C30 (предпочтительно С10-С20) аралкильной группы R⁶ включают бензильную группу и фенэтильную группу.

Конкретные примеры R¹ в формуле (1) включают: -O-(С₂Н₄-O)₅-С₁₁Н₂₃, -O-(C₂H₄-O)₅-C₁₂H₂₅, -O-(С₂Н₄-O)₅-С₁₃Н₂₇, -О-(C₂H₄-O)₅-C₁₄H₂₉, -O-(C₂H₄-O)₅-С₁₅Н₃₁, -O-(С₂Н₄-O)₃-С₁₃Н₂₇, -O-(С₂Н₄-O)₄-С₁₃Н₂₇, -O-(С₂Н₄-O)₆-С₁₃Н₂₇ и -O-(С₂Н₄-O)₇-С₁₃Н₂₇. В частности, -O-(С₂Н₄-O)₅-С₁₁Н₂₃, -O-(С₂Н₄-O)₅-С₁₃Н₂₇, -O-(С₂Н₄-O)₅-C₁₅H₃₁ и -O-(С₂Н₄-O)₆-С₁₃Н₂₇ являются предпочтительными.

R² и R³ одинаковые или различные и каждая представляет собой такую группу как R¹ (т.е. группу представленную -О-(R⁵-О)_m-R⁶), разветвленную или неразветвленную С1-С12 алкильную группу или группу представленную -O-R⁷ (в которой R⁷ представляет собой атом водорода, разветвленную или неразветвленную С1-C30 алкильную группу, разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкенильную группу, разветвленную или неразветвленную С6-C30 арильную группу или С7-C30 аралкильную группу). В частности, с точки зрения химической стабильности, такая же группа как R¹ или группа представленная -O-R⁷ (в которой R⁷ представляет собой разветвленную или неразветвленную С1-C30 алкильную группу) является предпочтительной.

Примеры разветвленной или неразветвленной С1-С12 алкильной группы R² и R³ включают метильную группу, этильную группу, n-пропильную группу, изопропильную группу, n-бутильную группу, изобутильную группу, sec-бутильную группу, третбутильную группу, пентильную группу, гексильную группу, гептильную группу, 2-этилгексильную группу, октильную группу и нонильную группу.

Примеры разветвленной или неразветвленной С1-C30 (предпочтительно С1-С3) алкильной группы R⁷ включают те же группы как примеры групп разветвленной или неразветвленной С1-C30 алкильной группы R⁶.

Примеры разветвленной или неразветвленной С2-C30 алкенильной группы R⁷ включают те же группы как примеры групп разветвленной или неразветвленной С2-C30 алкенильной группы R⁶.

Примеры С6-C30 арильной группы R⁷ включают те же группы как примеры групп разветвленной или неразветвленной С6-C30 арильной группы R⁶.

Примеры С7-C30 аралкильной группы R⁷ включают те же группы как примеры групп разветвленной или неразветвленной С7-C30 аралкильной группы R⁶.

Конкретные примеры R² и R³ в формуле (1) включают: -O-(С₂Н₄-O)₅-С₁₁Н₂₃, -O-(C₂H₄-O)₅-C₁₂H₂₅, -O-(С₂Н₄-O)₅-С₁₃Н₂₇, -O-(C₂H₄-O)₅-C₁₄H₂₉, -O-(С₂Н₄-O)₅-С₁₅Н₃₁, -O-(С₂Н₄-O)₃-С₁₃Н₂₇, -O-(С₂Н₄-O)₄-С₁₃Н₂₇, -O-(С₂Н₄-O)₆-С₁₃Н₂₇ и -O-(С₂Н₄-O)₇-С₁₃Н₂₇, С₂Н₅-O-, СН₃-O- и С₃Н₇-O-. В частности, -O-(С₂Н₄-O)₅-С₁₁Н₂₃, -O-(С₂Н₄-O)₅-С₁₃Н₂₇, -O-(С₂Н₄-O)₅-С₁₅Н₃₁, -O-(С₂Н₄-O)₆-С₁₃Н₂₇ и С₂Н₅-O- являются предпочтительными.

Примеры разветвленной или неразветвленной С1-C30 (предпочтительно С1-С5) алкиленовой группы R⁴ включают те же группы как примеры групп разветвленной или неразветвленной С1-C30 алкиленовой группы R⁵.

Примеры силанового связующего агента, представленного формулой (1), включают Si363, поставляемого Evonik Degussa. Каждый из таких силановых связующих агентов может быть использован отдельно или два или более из них могут быть использованы в сочетании.

Использование силанового связующего агента, включающего соединяющее звено В, представленное последующей формулой (3), и, если необходимо, соединяющее звено А, представленное последующей формулой (2), приводит к меньшему теплообразованию (лучшей экономии топлива) и более высокой прочности резины.

Силановый связующий агент, включающий соединяющие звенья А и В, предпочтительно являются сополимером, в котором пропорция соединяющего звена В составляет от 1 до 70 моль% от общего молярного количества соединяющих звеньев А и В.

В случае когда молярное отношение соединяющего звена А и соединяющего звена В удовлетворяет указанным выше условиям, подавляют увеличения вязкости в ходе обработки, по сравнению со случаем полисульфидных силанов таких как бис-(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид. Предположительно причина этого состоит в том, что вязкость по Муни меньше склонна к увеличению, поскольку сульфидная группировка соединяющего звена А представляет собой C-S-C связь, которая является термически стабильной по сравнению с тетрасульфидом или дисульфидом.

Более того, в случае когда молярное отношение соединяющего звена А и соединяющего звена В удовлетворяет указанным выше условиям, подавляют снижение времени подвулканизации, по сравнению со случаем меркаптосиланов, таких как 3-меркаптопропилтриметоксисилан. Предположительно причина этого состоит в том, что подвулканизация не возникает быстро, поскольку соединяющее звено В менее склонно к реакции с полимером, поскольку -С₁₇Н₁₅ группировка соединяющего звена А закрывает -SH группу соединяющего звена В, хотя соединяющее звено В имеет меркаптосилановую структуру.

В формулах (2) и (3), х является целым числом не меньше 0 (предпочтительно не менее 1), у является целым числом не меньше 1, R8 представляет собой водород, галоген, разветвленную или неразветвленную С1-C30 алкильную или алкиленовую группу, разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкенильную или алкениленовую группу, разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкинильную или алкиниленовую группу или группу, в которой конец алкильной или алкенильной группы замещен гидроксильной или карбоксильной группой; R⁹ представляет собой водород, разветвленную или неразветвленную С1-C30 алкиленовую или алкильную группу, разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкениленовую или алкенильную группу или разветвленную или неразветвленную С2-C30 алкиниленовую или алкинильную группу; и R⁸ и R⁹ вместе могут образовывать кольцевую структуру.

Примеры галогена R⁸ включают хлор, бром и фтор.

Примеры разветвленных и неразветвленных С1-C30 (предпочтительно С1-С12 и более предпочтительно С1-С5) алкильных групп R⁸ и R⁹ включают такие же группы как примеры групп разветвленных и неразветвленных С1-C30 алкильных групп R⁶.

Примеры разветвленных и неразветвленных С1-C30 (предпочтительно С1-С12) алкиленовых групп R⁸ и R⁹ включают такие же группы как примеры групп разветвленных и неразветвленных С1-C30 алкиленовых групп R⁵.

Примеры разветвленных и неразветвленных С2-C30 (предпочтительно С2-С12) алкенильных групп R⁸ и R⁹ включают такие же группы как примеры групп разветвленных и неразветвленных С2-C30 алкенильных групп R⁶.

Примеры разветвленных и неразветвленных С2-C30 (предпочтительно С2-С12) алкениленовых групп R⁸ и R⁹ включают такие же группы как примеры групп разветвленных и неразветвленных С2-C30 алкениленовых групп R⁵.

Примеры разветвленных и неразветвленных С2-C30 (предпочтительно С2-С12) алкинильных групп R⁸ и R⁹ включают этинильную группу, пропинильную группу, бутинильную группу, пентинильную группу, гексинильную группу, гептинильную группу, октинильную группу, нонинильную группу, децинильную группу, ундецинильную группу и додецинильную группу.

Примеры разветвленных и неразветвленных С2-C30 (предпочтительно С2-С12) алкиниленовых групп R⁸ и R⁹ включают такие же группы как примеры групп разветвленных и неразветвленных С2-C30 алкиниленовых групп R⁵.

В силановом связующем агенте, включающем соединяющие звенья А и В, общее число повторений (x+y) числа повторений (х) соединяющего звена А и числа повторений (у) соединяющего звена В предпочтительно находится в диапазоне от 3 до 300. Если общее число повторений находится в данном диапазоне и х составляет не менее 1, -C₁₇H₁₅ соединяющего звена А закрывает меркаптосилан соединяющего звена В. Таким образом, уменьшение времени подвулканизации может быть подавлено, тогда как хорошая реакционная способность силанового связующего агента с диоксидом кремния и каучуковым компонентом сохраняется.

Примеры силанового связующего агента, включающего соединяющие звенья А и В, включают NTX-Z30, NTX-Z45, NTX-Z60 и NTX-Z100, все поставляемые Momentive. Каждый из них может быть использован отдельно, или два или более из них могут быть использованы в сочетании.

Количество силанового связующего агента предпочтительно составляет не менее 0,1 масс.ч., более предпочтительно не менее 2 масс.ч., еще более предпочтительно не менее 4 масс.ч. и в частности предпочтительно не менее 6 масс.ч. на каждые 100 масс.ч. диоксида кремния. Если количество силанового связующего агента составляет менее 0,1 масс.ч., эффект снижения сопротивления качению (улучшения экономии горючего) будет получен в недостаточной степени. Количество силанового связующего агента предпочтительно составляет не более 20 масс.ч., более предпочтительно не более 15 масс.ч. и еще более предпочтительно не более 10 масс.ч. Если количество силанового связующего агента составляет более 20 масс.ч., эффект снижения сопротивления качению (улучшения экономии горючего) соразмерно дорогому силановому связующему агенту, не будет получен. В случае когда два или более видов силанового связующего агента используют в сочетании, количество относится к их общему количеству.

В настоящем изобретении, смешивают по меньшей мере один компонет, выбираемый из группы, состоящей из оксикислоты, итаконовой кислоты и их соли. Это способствует реакции гидролиза алкоксильной группы или подобной ей, содержащейся в силановом связующем агенте, так что реакция гидролиза алкоксильных групп или подобных ей групп протекает в достаточной степени (силанольные группы формируются в достаточной степени) на стадии смешивания резиновой смеси. В результате, увеличивают скорость реакции между силановым связующим агентом и диоксидом кремния, улучшая экономию топлива и сопротивление абразивному износу полученной резиновой смеси (пневматической шины).

Среди оксикислот, итаконовой кислоты и их солей, предпочтительными являются оксикислота и итаконовая кислота, поскольку каждая из них имеет низкую температуру плавления и они растворяются и хорошо диспергируются в ходе смешивания резиновой смеси. В данной работе, не смотря на то, что соли оксикислоты и/или итаконовой кислоты проявляют тенденцию к более низкой диспергируемости по сравнению с оксикислотой и итаконовой кислотой, они обладают преимуществом, заключающимся в эффективном увеличении скорости реакции силанового связующего агента и диоксида кремния. Диспергируемость соли оксикислоты и/или итаконовой кислоты может быть улучшена доведением количества диоксида кремния до не менее 20 масс.ч. или снижением среднего размера частиц соли.

Оксикислота в настоящем изобретении относится к карбоновой кислоте, содержащей гидроксильную группу (т.е. соединению, содержащему гидроксильную группу и карбоксильную группу). Примеры оксикислоты включают: алифатические оксикислоты, такие как молочная кислота, яблочная кислота, винная кислота, лимонная кислота, цереброновая кислота, тартроновая кислота, гидроксимасляная кислота, лейциновая кислота, гликолевая кислота и пантоевая кислота; и ароматические оксикислоты, такие как салициловая кислота и бензиловая кислота. В частности, алифатические оксикислоты являются предпочтительными, поскольку они безвредны для окружающей среды. Молочная кислота, яблочная кислота, винная кислота и лимонная кислота являются более предпочтительными. Более того, яблочная кислота является еще более предпочтительной.

Примеры солей включают натриевые, калиевые, кальциевые, литиевые и цинковые соли оксикислоты и итаконовой кислоты. В частности, соли натрия и соли калия являются предпочтительными с точки зрения реакционной способности силанового связующего агента с диоксидом кремния. Более того, соли натрия являются более предпочтительными.

Оксикислота, итаконовая кислота и их соль, каждая предпочтительно имеет средний размер частиц не более 300 мкм, более предпочтительно не более 150 мкм и еще более предпочтительно не более 120 мкм, поскольку они должны растворяться и хорошо диспергироваться в ходе смешивания каучукового компонента. Нижний предел среднего размера частиц практически не ограничен. При обеспечении такого среднего размера частиц, даже соль оксикислоты и/или итаконовой кислоты, которая имеет высокую температуру плавления, можно с успехом диспергировать.

Средний размер частиц оксикислоты, итаконовой кислоты и их соли может быть определен усреднением размеров 100 частиц, измеренных по изображению полученному с помощью сканирующего электронного микроскопа.

На операции смешивания компонентов резиновой смеси оксикислоту, итаконовую кислоту и их соль предпочтительно используют в форме порошка. Это позволяет эффективно и с низкой стоимостью получать резиновую смесь по изобретению.

Количество оксикислоты, итаконовой кислоты и их соли предпочтительно составляет не менее 0,3 масс.ч., более предпочтительно не менее 0,5 масс.ч., еще более предпочтительно не менее 1 масс.ч. и в частности предпочтительно не менее 2 масс.ч. на каждые 100 масс.ч. диоксида кремния. Если количество составляет менее 0,3 масс.ч., эффект увеличения скорости реакции между силановым связующим агентом и диоксидом кремния может быть не получен в достаточной степени. Количество предпочтительно составляет не более 25 масс.ч., более предпочтительно не более 20 масс.ч., еще более предпочтительно не более 10 масс.ч. и в частности предпочтительно не более 6 масс.ч. Если количество составляет более 25 масс.ч., количество инородной примеси в резиновой смеси может увеличиться, что может увеличить сопротивление качению, тем самым снижая экономию топлива.

В случае когда оксикислоту, итаконовую кислоту и их соль используют в сочетании, указанное выше количество относится к их общему количеству.

В соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно примешивают соль аммония. Использование соли аммония в сочетании по меньшей мере с одним компонентом, выбираемым из группы, состоящей из оксикислоты, итаконовой кислоты и их соли, также способствует реакции гидролиза алкоксильной группы или подобной ей, содержащейся в силановом связующем агенте, так что реакция гидролиза алкоксильных групп, или подобных ей, протекает в достаточной степени (силанольные группы формируют в достаточной степени) на стадии смешивания резиновой смеси. В результате, также увеличивают скорость реакции между